EP1616691A2 - Vibration welding apparatus - Google Patents

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EP1616691A2
EP1616691A2 EP20050014939 EP05014939A EP1616691A2 EP 1616691 A2 EP1616691 A2 EP 1616691A2 EP 20050014939 EP20050014939 EP 20050014939 EP 05014939 A EP05014939 A EP 05014939A EP 1616691 A2 EP1616691 A2 EP 1616691A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vibration welding
receiving part
welding machine
machine according
screwdriver
Prior art date
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Ceased
Application number
EP20050014939
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP1616691A3 (en
Inventor
Tim Trabandt
Michael Jauch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bielomatik Leuze GmbH and Co KG
Original Assignee
Bielomatik Leuze GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bielomatik Leuze GmbH and Co KG filed Critical Bielomatik Leuze GmbH and Co KG
Publication of EP1616691A2 publication Critical patent/EP1616691A2/en
Publication of EP1616691A3 publication Critical patent/EP1616691A3/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/06—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/06—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
    • B29C65/0609—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding characterised by the movement of the parts to be joined
    • B29C65/0618—Linear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/82—Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps
    • B29C66/824—Actuating mechanisms
    • B29C66/8242—Pneumatic or hydraulic drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis

Definitions

  • the invention relates to a vibration welding machine with a machine frame, which are associated with a receiving unit for a lower tool and a receiving part for an upper tool, wherein the receiving part for the upper tool a plurality of distributed over its base arranged attachment points, where the upper tool by means of a corresponding number of Fastening means can be fastened.
  • Such a vibration welding machine is generally known from a brochure "vibration welding machines" of the applicant.
  • the known vibration welding machine has a machine frame in which a receiving unit in the form of a lifting table is arranged to be displaceable.
  • the receiving unit carries a lower tool.
  • Above the receiving unit a receiving part is held, which serves to attach an upper tool.
  • the receiving part for the upper tool is vibrationally held by means of springs on a gantry plate, the vibration technology decoupled from the machine frame, but still connected to this.
  • the receiving part thus forms a vibrating head of a spring-mass system, which is actuated by mutually loadable electromagnet.
  • the gantry plate is also part of the vibration system. The vibration of the spring-mass system takes place at resonant frequency.
  • the upper tool is fastened by means of a plurality of fastening screws in the serving as a vibrating head receiving part.
  • the receiving part on threaded bores, which are introduced from an underside of the receiving part ago in the receiving part.
  • the upper tool is provided with holes through which the fastening screws are inserted from below and screwed into the threaded holes of the receiving part.
  • the assembly of the upper tool on the receiving part is done by at least one operator as overhead mounting.
  • the object of the invention is to provide a vibration welding machine of the type mentioned, which allows a simplified assembly of an upper tool.
  • the upper tool is provided on its receiving side facing the upper side with fastening receptacles, and that in the receiving part fixing means are arranged, which are directed to the upper tool and tuned to the mounting receptacles that when mounting the upper tool, the fastening means can be connected with the fastening receptacles.
  • the upper tool is now provided with fastening receptacles which are open to the side facing the receiving part in order to accommodate the fastening means, which are arranged in the receiving part and protrude down to the upper tool.
  • Efindungsmaterial is essential it is that an assembly of the upper tool on the receiving part now no longer needs to be performed as an overhead assembly by an operator, but an attachment of the upper tool from above the receiving part is made possible. As a result, a simplified assembly is achieved.
  • the upper tool no longer has to be provided with through holes to allow for mounting. Rather, the upper tool may be provided on its underside facing the lower tool without functional surfaces for corresponding mounting options, since the fastening receptacles are provided on the upper side of the upper tool.
  • the fastening means are accessible from an upper side of the receiving part and have tool engagement surfaces which enable the engagement of a fastening tool from above.
  • a mounting is made possible by means of a corresponding fastening tool from above the receiving part in a simple manner.
  • head screws are provided as fastening means, which are held suspended in through bores of the receiving part and project beyond an underside of the receiving part down.
  • the through holes are preferably made stepped to ensure the hanging arrangement of the cap screws.
  • At least one screwdriver is arranged on the machine frame as a fastening tool, which is provided with a rotary drive and the head screws for a screwing or unscrewing is deliverable.
  • the screwdriver is preferably permanently arranged on the machine frame and allows automatic assembly of the upper tool.
  • the screwdriver is arranged to be movable in a guide arrangement in a plane parallel to a surface of the receiving part. This makes it possible to use a small number of screwdrivers, preferably one to two, for the screwing operations of all capscrews.
  • the guide arrangement is provided with at least one actuator.
  • the screwdriver is assigned a lifting drive to Brunververlagern the screwdriver.
  • the various drives allow fully automatic assembly or disassembly of the upper tool.
  • the lifting drive is preferably only used to deliver the screwdriver in the stroke direction of the corresponding screw head.
  • the subsequent tracking of the screwdriver to the on or Ausschraubterrorism the respective cap screw via a spring bias of a screw shaft of the screwdriver by the screwdriver is arranged axially movable and permanently acted upon by appropriate compression spring forces.
  • a control device which controls the at least one rotary drive and / or the at least one lifting drive and / or the at least one actuator. This makes it possible to perform a fully automatic assembly or disassembly with the help of specifiable control programs.
  • the guide arrangement at least one displacement sensor and / or the lifting drive associated with a stroke sensor, which are connected to the control device.
  • a torque sensor is associated with the screwdriver, which detects a tightening torque of the rotary drive. As a result, a further physical actual size can be detected, which can be evaluated accordingly.
  • control device has a microprocessor which compares actual values of the sensors with nominal values of a map memory and drives the drives as a function of a result of the respective setpoint / actual value comparison. This allows a fully automatic control or regulation of appropriate assembly or disassembly operations of the upper tool.
  • a spatial coordinate system is stored in the map memory, in which at least one reference position of the at least one screwdriver and positions of the cap screws are defined in terms of coordinates. An input of these positions in a corresponding memory of the control device or of the microprocessor is necessary in order to be able to carry out the movements of the screwdriver fully automatically.
  • a vibration welding machine 1 according to FIGS. 1 to 6 is used for welding plastic parts.
  • the vibration welding machine in particular components made of thermoplastics of all kinds, preferably high-temperature resistant plastics, from low-viscosity materials, plastics with high filler content as well as different materials such as wood composites or textiles in particular are weldable.
  • the vibration welding machine 1 has a machine frame 2, in which a lifting table 3 is arranged in a liftable manner, which serves as a receiving unit for a lower tool.
  • a receiving part 4 for an upper tool is held swingably on a spring arrangement F, wherein the receiving part 4 forms a swinging head.
  • electromagnets E are arranged on both sides of the receiving part 4 serving as oscillating head, which are acted upon alternately and thus receive the receiving part 4 suspended on the spring arrangement F. Bring resonance frequency.
  • the spring arrangement F is held on a gantry bridge 18, 21, which is part of the vibration system, ie part of the spring-mass system of the vibration welding system.
  • the gantry bridge 18, 21 is arranged on the machine frame 2 and decoupled by damping elements 22, preferably rubber damper, from the machine frame.
  • a fastening tool assembly 5 which will be discussed in more detail below, is connected by means of a support frame 19 to the machine frame 2 and by damping elements 20, which are designed in particular as a rubber buffer, vibrationally decoupled from the vibration system, ie from the spring-mass system ,
  • the upper tool 23 is provided on its facing to the receiving part 4 top with a plurality of distributed over a base of the upper tool 23 arranged mounting receptacles in the form of threaded holes 25, in the fastening means in the form of Head screws 11 are screwed, which are held in the receiving part 4 and project beyond an underside of the receiving part 4 downwards (see in particular Figs. 4, 5 and 5a).
  • the cap screws 11 are inserted from above into through bores of the receiving part 4 and have screw heads 13, which are each supported on a stop sleeve 24 within a lower, designed as a threaded bore hole. The stop sleeve is screwed into a threaded bore of the receiving part.
  • the stop sleeve 24 is provided with an upper abutment collar on which the screw head 13 rests.
  • the holes are graduated with top to bottom Provided diameters, wherein a clear diameter of the lower passage bore is formed by an inner diameter of the stop sleeve.
  • the thus formed, annular stepped shoulder in each through hole serves to support the respective stop ring and thus to support the screw head 13 of each head screw eleventh
  • the cap screws 11 in their screwed-in functional position protrude beyond an underside of the receiving part 4 and are screwed into an upper base plate of the upper tool 23.
  • the base plate 23 of the upper tool is provided with threaded holes 25 into which the screw shafts of the cap screws 11 are screwed.
  • the receiving part 4 is of multilayer construction, wherein the bore sections of the through-bores with different diameters are respectively provided in different layer parts of the receiving part 4.
  • the receiving part 4 has a cover plate 16, which is fixedly connected to the remaining layer plates of the receiving part 4.
  • cover plate 16 are tapered downwardly tapered centering portions 17 are provided, on the one hand serve as captive for the head screws 11 and the other are provided to center a shaft 12 of a screwdriver 8a, 8b when immersing the shaft 12 in the corresponding passage bore allow the receiving part 4.
  • the upper tool is mounted on the receiving part 4 by means of two parallel rows of attachment points.
  • seven mutually spaced cap screws 11 and a corresponding number of through holes are provided in the receiving part 4 in each row, wherein the cap screws 11 and the through holes are each positioned linearly aligned in a row.
  • the two rows are, as shown in FIG. 3, aligned parallel to each other.
  • the receiving part 4 is assigned a fastening tool arrangement 5 which has two screwdrivers 8a, 8b.
  • the two screwdrivers 8a, 8b are each provided with a rotary drive 14 in the form of an air motor or pneumatic drive and held in a guide carriage 7 which is movable on guide rails 6 parallel to the receiving part 4 and along the two rows of cap screws 11.
  • the guide carriage 7 and the guide rails 6 form a guide arrangement in the context of the invention.
  • the guide carriage 7 has a non-designated holder, in which the two screwdrivers 8a, 8b are rotatably supported.
  • the holder is also associated with a lifting drive 15, which allows a vertical movement, ie a lifting movement, the screwdriver 8a, 8b to allow a corresponding input or Ausschraubterrorism the cap screws 11.
  • the two screwdrivers 8a, 8b each have an extension shaft 12, which is designed in two parts and is provided at its lower end with corresponding tool engagement surfaces which engage in corresponding tool engagement surfaces of the screw heads 13.
  • the extension shafts 12 are held axially movably within the screwdrivers 8a, 8b and are spring-loaded in the screw-in direction, so that they are forced against the tool engagement surfaces of the screw heads 13.
  • the holder together with the screwdrivers 8a, 8b and the guide carriage 7 as well as the guide rails 6 is arranged above the gantry bridge 18, 21 on the support frame 19.
  • a longitudinal groove 9a is provided for each extension shaft 12, each having an upwardly and downwardly open passage slot.
  • the two passage slots 9a, 9b are aligned parallel to each other and exactly aligned above each of a series of cap screws 11 in the gantry plate 18 to allow access to the cap screws 11 for the screwdrivers 8a, 8b.
  • the actuator 10 of the guide carriage 7 is moved relative to the receiving part 4 such that the extension shafts 12 of the two screwdrivers 8a, 8b is arranged exactly above each of a pair of cap screws 11.
  • the two screwdrivers 8a, 8b are lowered by means of the lifting drive 15 and rotated by their rotary drives 14 until the tool engagement surfaces of the extension shafts 12 engage in a form-fitting manner in the corresponding tool engagement surfaces of the screw heads 13.
  • the resulting contact pressure control members such as in particular control valves are actuated, which release an axial movement of the extension shafts.
  • the extension shafts are axially loaded axially due to the now effective spring bias down and allow the tracking movement of the extension shafts in a screwing the cap screws.
  • the rotary actuators cause the screwing or unscrewing.
  • each screwdriver 8a, 8b preferably the lifting movement of each screwdriver 8a, 8b in their fine adjustment regardless of a corresponding stroke movement of the other screwdriver 8a, 8b adjustable. This makes it possible for each screwdriver 8a, 8b to be acted upon individually by a downwardly acting pressure force in order to apply a corresponding pressure force and a corresponding torque to the respective head screw 11.
  • Each rotary drive 14 is assigned a torque sensor S 3 , which detects at least one instantaneous torque, preferably a maximum permissible torque, by measuring corresponding physical variables of the rotary drive and controls the rotary drive 14 accordingly. After reaching a corresponding tightening torque for each head screw 11 of the respective screwdriver 8a, 8b is stopped and moved either individually or together with the other screwdriver 8a, 8b and the lifting drive 15 together with the holder upwards. Now the next screwing point can be approached.
  • no torque sensor is present. Rather, the screwing of the extension shafts and the screwdriver is limited so that the extension shafts stop when reaching the appropriate tightening torque of the cap screws 11.
  • a stroke sensor S 2 is assigned.
  • the actuator 10 is associated with a displacement sensor S 1 , which detects the instantaneous position of the guide carriage 7.
  • a data memory is provided in which the exact coordinates of each cap screw 11 are measured and predetermined within an imaginary frame-fixed coordinate system.
  • at least one reference position of the guide carriage 7 and at least one reference stroke position of the screwdriver 8a, 8b defined and stored in the data memory.
  • the described sensors S 1 to S 3 are connected to a central control unit SE, which is designed as an electronic control unit and in particular has at least one microprocessor.
  • the control unit SE is connected with the aid of control lines to the actuator 10, to the lifting drive 15 and to the rotary actuators 14, depending on the detected by the sensors S 1 to S 3 actual values and corresponding setpoint / actual value comparisons with the data entered data memory to perform a corresponding control of the drives 10, 14, 15. This makes it possible to fully automatically screw the upper tool with the receiving part 4 and after correspondingly carried out vibration welding operations again from the receiving part 4 to solve.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

In a vibration welding machine comprising a frame supporting upper and lower workpiece receiving units, with points for fixing the upper workpiece (using corresponding fixing devices) distributed over the surface of the corresponding receiving unit, the upper workpiece surface (facing the receiving unit) has fixture receivers to cooperate with fixing devices (arranged on the receiving unit and directed towards the workpiece) and mount the workpiece on the receiving unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vibrationsschweißmaschine mit einem Maschinengestell, dem eine Aufnahmeeinheit für ein Unterwerkzeug und ein Aufnahmeteil für ein Oberwerkzeug zugeordnet sind, wobei der Aufnahmeteil für das Oberwerkzeug eine Vielzahl von über seine Grundfläche verteilt angeordneten Befestigungspunkten aufweist, an denen das Oberwerkzeug mittels einer entsprechenden Anzahl von Befestigungsmitteln befestigbar ist.The invention relates to a vibration welding machine with a machine frame, which are associated with a receiving unit for a lower tool and a receiving part for an upper tool, wherein the receiving part for the upper tool a plurality of distributed over its base arranged attachment points, where the upper tool by means of a corresponding number of Fastening means can be fastened.

Eine derartige Vibrationsschweißmaschine ist aus einem Prospekt "Vibrations-Schweißmaschinen" der Anmelderin allgemein bekannt. Die bekannte Vibrationsschweißmaschine weist ein Maschinengestell auf, in dem eine Aufnahmeeinheit in Form eines Hubtisches verlagerbar angeordnet ist. Die Aufnahmeeinheit trägt ein Unterwerkzeug. Oberhalb der Aufnahmeeinheit ist ein Aufnahmeteil gehalten, das zur Befestigung eines Oberwerkzeuges dient. Der Aufnahmeteil für das Oberwerkzeug ist schwingbeweglich mit Hilfe von Federn an einer Portalplatte gehalten, die schwingungstechnisch von dem Maschinengestell abgekoppelt, dennoch aber mit diesem verbunden ist. Der Aufnahmeteil bildet somit einen Schwingkopf eines Feder-Masse-Systems, das durch wechselseitig beaufschlagbare Elektromagneten betätigt wird. Auch die Portalplatte ist Teil des Schwingungssystems. Die Schwingung des Feder-Masse-Systems erfolgt bei Resonanzfrequenz. Das Oberwerkzeug wird mit Hilfe einer Vielzahl von Befestigungsschrauben in dem als Schwingkopf dienenden Aufnahmeteil befestigt. Hierzu weist der Aufnahmeteil Gewindebohrungen auf, die von einer Unterseite des Aufnahmeteiles her in das Aufnahmeteil eingebracht sind. Das Oberwerkzeug ist mit Bohrungen versehen, durch die die Befestigungsschrauben von unten her hindurchgesteckt und in die Gewindebohrungen des Aufnahmeteiles eingeschraubt werden. Die Montage des Oberwerkzeuges an dem Aufnahmeteil erfolgt durch wenigstens eine Bedienperson als Überkopfmontage.Such a vibration welding machine is generally known from a brochure "vibration welding machines" of the applicant. The known vibration welding machine has a machine frame in which a receiving unit in the form of a lifting table is arranged to be displaceable. The receiving unit carries a lower tool. Above the receiving unit a receiving part is held, which serves to attach an upper tool. The receiving part for the upper tool is vibrationally held by means of springs on a gantry plate, the vibration technology decoupled from the machine frame, but still connected to this. The receiving part thus forms a vibrating head of a spring-mass system, which is actuated by mutually loadable electromagnet. The gantry plate is also part of the vibration system. The vibration of the spring-mass system takes place at resonant frequency. The upper tool is fastened by means of a plurality of fastening screws in the serving as a vibrating head receiving part. For this purpose, the receiving part on threaded bores, which are introduced from an underside of the receiving part ago in the receiving part. The upper tool is provided with holes through which the fastening screws are inserted from below and screwed into the threaded holes of the receiving part. The assembly of the upper tool on the receiving part is done by at least one operator as overhead mounting.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vibrationsschweißmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine vereinfachte Montage eines Oberwerkzeugs ermöglicht.The object of the invention is to provide a vibration welding machine of the type mentioned, which allows a simplified assembly of an upper tool.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Oberwerkzeug auf seiner dem Aufnahmeteil zugewandten Oberseite mit Befestigungsaufnahmen versehen ist, und dass in dem Aufnahmeteil Befestigungsmittel angeordnet sind, die zu dem Oberwerkzeug gerichtet und derart auf die Befestigungsaufnahmen abgestimmt sind, dass bei einer Montage des Oberwerkzeugs die Befestigungsmittel mit den Befestigungsaufnahmen verbindbar sind. Erfindungsgemäß erfolgt gegenüber dem Stand der Technik eine Umkehrung der Befestigungsfunktionen. Das Oberwerkzeug ist nunmehr mit Befestigungsaufnahmen versehen, die zu der dem Aufnahmeteil zugewandten Seite hin offen sind, um die Befestigungsmittel aufnehmen zu können, die in dem Aufnahmeteil angeordnet sind und zu dem Oberwerkzeug hin nach unten abragen. Efindungswesentlich ist es, dass eine Montage des Oberwerkzeuges an dem Aufnahmeteil nun nicht mehr als Überkopfmontage durch eine Bedienperson durchgeführt werden muss, sondern eine Befestigung des Oberwerkzeuges von oberhalb des Aufnahmeteiles aus ermöglicht ist. Dadurch wird eine vereinfachte Montage erzielt. Zudem muss das Oberwerkzeug nicht mehr mit Durchtrittsbohrungen versehen sein, um die Montage zu ermöglichen. Vielmehr kann das Oberwerkzeug auf seiner dem Unterwerkzeug zugewandten Unterseite ohne Funktionsflächen für entsprechende Montagemöglichkeiten versehen sein, da die Befestigungsaufnahmen an der Oberseite des Oberwerkzeuges vorgesehen sind.This object is achieved in that the upper tool is provided on its receiving side facing the upper side with fastening receptacles, and that in the receiving part fixing means are arranged, which are directed to the upper tool and tuned to the mounting receptacles that when mounting the upper tool, the fastening means can be connected with the fastening receptacles. According to the invention over the prior art, a reversal of the attachment functions. The upper tool is now provided with fastening receptacles which are open to the side facing the receiving part in order to accommodate the fastening means, which are arranged in the receiving part and protrude down to the upper tool. Efindungsmaterial is essential it is that an assembly of the upper tool on the receiving part now no longer needs to be performed as an overhead assembly by an operator, but an attachment of the upper tool from above the receiving part is made possible. As a result, a simplified assembly is achieved. In addition, the upper tool no longer has to be provided with through holes to allow for mounting. Rather, the upper tool may be provided on its underside facing the lower tool without functional surfaces for corresponding mounting options, since the fastening receptacles are provided on the upper side of the upper tool.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Befestigungsmittel von einer Oberseite des Aufnahmeteiles her zugänglich und weisen Werkzeugangriffsflächen auf, die das Angreifen eines Befestigungswerkzeuges von oben her ermöglichen. Dadurch wird in einfacher Weise eine Montage mittels eines entsprechenden Befestigungswerkzeuges von oberhalb des Aufnahmeteiles ermöglicht.In an embodiment of the invention, the fastening means are accessible from an upper side of the receiving part and have tool engagement surfaces which enable the engagement of a fastening tool from above. As a result, a mounting is made possible by means of a corresponding fastening tool from above the receiving part in a simple manner.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind als Befestigungsmittel Kopfschrauben vorgesehen, die in Durchtrittsbohrungen des Aufnahmeteiles hängend gehalten sind und über eine Unterseite des Aufnahmeteiles nach unten abragen. Die Durchtrittsbohrungen sind vorzugsweise abgestuft ausgeführt, um die hängende Anordnung der Kopfschrauben zu gewährleisten.In a further embodiment of the invention head screws are provided as fastening means, which are held suspended in through bores of the receiving part and project beyond an underside of the receiving part down. The through holes are preferably made stepped to ensure the hanging arrangement of the cap screws.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Befestigungswerkzeug wenigstens ein Schraubendreher an dem Maschinengestell angeordnet, der mit einem Drehantrieb versehen ist und den Kopfschrauben für einen Ein- oder Ausschraubvorgang zustellbar ist. Der Schraubendreher ist vorzugsweise permanent an dem Maschinengestell angeordnet und erlaubt eine automatische Montage des Oberwerkzeuges.In a further embodiment of the invention, at least one screwdriver is arranged on the machine frame as a fastening tool, which is provided with a rotary drive and the head screws for a screwing or unscrewing is deliverable. The screwdriver is preferably permanently arranged on the machine frame and allows automatic assembly of the upper tool.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Schraubendreher in einer Führungsanordnung in einer Parallelebene zu einer Oberfläche des Aufnahmeteiles verfahrbar angeordnet. Dadurch ist es möglich, eine geringe Anzahl von Schraubendrehern, vorzugsweise ein bis zwei, für die Schraubvorgänge aller Kopfschrauben einzusetzen.In a further embodiment of the invention, the screwdriver is arranged to be movable in a guide arrangement in a plane parallel to a surface of the receiving part. This makes it possible to use a small number of screwdrivers, preferably one to two, for the screwing operations of all capscrews.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Führungsanordnung mit wenigstens einem Stellantrieb versehen.In a further embodiment of the invention, the guide arrangement is provided with at least one actuator.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Schraubendreher ein Hubantrieb zugeordnet, um den Schraubendreher höhenzuverlagern. Die verschiedenen Antriebe ermöglichen eine vollautomatische Montage oder Demontage des Oberwerkzeuges. Der Hubantrieb dient vorzugsweise lediglich dazu, den Schraubendreher in Hubrichtung dem entsprechenden Schraubenkopf zuzustellen. Die anschließende Nachführung des Schraubendrehers zu der Ein- oder Ausschraubbewegung der jeweiligen Kopfschraube erfolgt über eine Federvorspannung eines Schraubenschaftes des Schraubendrehers, indem der Schraubendreher axial beweglich angeordnet und durch entsprechende Druckfederkräfte permanent beaufschlagt ist.In a further embodiment of the invention, the screwdriver is assigned a lifting drive to höhenververlagern the screwdriver. The various drives allow fully automatic assembly or disassembly of the upper tool. The lifting drive is preferably only used to deliver the screwdriver in the stroke direction of the corresponding screw head. The subsequent tracking of the screwdriver to the on or Ausschraubbewegung the respective cap screw via a spring bias of a screw shaft of the screwdriver by the screwdriver is arranged axially movable and permanently acted upon by appropriate compression spring forces.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die den wenigstens einen Drehantrieb und/oder den wenigstens einen Hubantrieb und/oder den wenigstens einen Stellantrieb ansteuert. Dadurch ist es möglich, mit Hilfe vorgebbarer Steuerprogramme eine vollautomatische Montage oder Demontage durchzuführen.In a further embodiment of the invention, a control device is provided, which controls the at least one rotary drive and / or the at least one lifting drive and / or the at least one actuator. This makes it possible to perform a fully automatic assembly or disassembly with the help of specifiable control programs.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der Führungsanordnung wenigstens ein Wegsensor und/oder dem Hubantrieb ein Hubsensor zugeordnet, die an die Steuereinrichtung angeschlossen sind. Dadurch können die Verfahrwege des wenigstens einen Schraubendrehers erfasst und in der Steuereinrichtung verarbeitet werden.In a further embodiment of the invention, the guide arrangement at least one displacement sensor and / or the lifting drive associated with a stroke sensor, which are connected to the control device. As a result, the travel paths of the at least one screwdriver can be detected and processed in the control device.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Schraubendreher ein Drehmomentsensor zugeordnet, der ein Anziehdrehmoment des Drehantriebs erfasst. Hierdurch ist eine weitere physikalische lstgröße erfassbar, die entsprechend ausgewertet werden kann.In a further embodiment of the invention, a torque sensor is associated with the screwdriver, which detects a tightening torque of the rotary drive. As a result, a further physical actual size can be detected, which can be evaluated accordingly.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuereinrichtung einen Mikroprozessor auf, der Istwerte der Sensoren mit Sollwerten eines Kennfeldspeichers vergleicht und die Antriebe abhängig von einem Ergebnis des jeweiligen Soll-/Istwertvergleiches ansteuert. Dadurch wird eine vollautomatische Steuerung oder Regelung entsprechender Montage- oder Demontagevorgänge des Oberwerkzeuges ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the control device has a microprocessor which compares actual values of the sensors with nominal values of a map memory and drives the drives as a function of a result of the respective setpoint / actual value comparison. This allows a fully automatic control or regulation of appropriate assembly or disassembly operations of the upper tool.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kennfeldspeicher ein räumliches Koordinatensystem abgespeichert, in dem wenigstens eine Referenzposition des wenigstens einen Schraubendrehers sowie Positionen der Kopfschrauben koordinatenmäßig definiert sind. Eine Eingabe dieser Positionen in einen entsprechenden Speicher der Steuereinrichtung bzw. des Mikroprozessors ist notwendig, um die Bewegungen des Schraubendrehers vollautomatisch durchführen zu können.In a further embodiment of the invention, a spatial coordinate system is stored in the map memory, in which at least one reference position of the at least one screwdriver and positions of the cap screws are defined in terms of coordinates. An input of these positions in a corresponding memory of the control device or of the microprocessor is necessary in order to be able to carry out the movements of the screwdriver fully automatically.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.

Fig. 1
zeigt in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vibrationsschweißmaschine,
Fig. 2
die Vibrationsschweißmaschine nach Fig. 1 in einer Frontansicht,
Fig. 3
die Vibrationsschweißmaschine nach den Fig. 1 und 2 in einer Draufsicht,
Fig. 4
eine Schnittdarstellung der Vibrationsschweißmaschine nach Fig. 3 entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5
einen vergrößerten Ausschnitt der Schnittdarstellung nach Fig. 4,
Fig. 5a
einen weiter vergrößerten Ausschnitt V aus Fig. 5, und
Fig. 6
in perspektivischer, vergrößerter Darstellung einen oberen Bereich der Vibrationsschweißmaschine nach Fig. 1 unter Integration eines Druckschaltbildes.
Further advantages and features of the invention will become apparent from the claims and from the following description of a preferred embodiment of the invention, which is illustrated by the drawings.
Fig. 1
shows a perspective view of an embodiment of a vibration welding machine according to the invention,
Fig. 2
the vibration welding machine according to FIG. 1 in a front view,
Fig. 3
the vibration welding machine according to FIGS. 1 and 2 in a plan view,
Fig. 4
3 is a sectional view of the vibration welding machine according to FIG. 3 along the section line IV-IV in FIG. 3, FIG.
Fig. 5
an enlarged detail of the sectional view of FIG. 4,
Fig. 5a
a further enlarged section V of Fig. 5, and
Fig. 6
in perspective, enlarged view of an upper portion of the vibration welding machine of FIG. 1 with integration of a printed circuit diagram.

Eine Vibrationsschweißmaschine 1 nach den Fig. 1 bis 6 dient zum Schweißen von Kunststoffteilen. Mittels der Vibrationsschweißmaschine sind insbesondere Bauteile aus thermoplastischen Kunststoffen aller Art, vorzugsweise hochtemperaturbeständigen Kunststoffen, aus niederviskosen Materialien, Kunststoffe mit hohem Füllstoffanteil wie auch unterschiedliche Materialien wie insbesondere Holzverbundstoffe oder Textilien schweißbar.A vibration welding machine 1 according to FIGS. 1 to 6 is used for welding plastic parts. By means of the vibration welding machine in particular components made of thermoplastics of all kinds, preferably high-temperature resistant plastics, from low-viscosity materials, plastics with high filler content as well as different materials such as wood composites or textiles in particular are weldable.

Die Vibrationsschweißmaschine 1 weist ein Maschinengestell 2 auf, in dem ein Hubtisch 3 hubbeweglich angeordnet ist, der als Aufnahmeeinheit für ein Unterwerkzeug dient.The vibration welding machine 1 has a machine frame 2, in which a lifting table 3 is arranged in a liftable manner, which serves as a receiving unit for a lower tool.

Oberhalb des Hubtisches 3 ist ein Aufnahmeteil 4 für ein Oberwerkzeug schwingbeweglich an einer Federanordnung F gehalten, wobei der Aufnahmeteil 4 einen Schwingkopf bildet. Wie anhand der Fig. 4 erkennbar ist, sind beidseitig des als Schwingkopf dienenden Aufnahmeteiles 4 Elektromagneten E angeordnet, die wechselseitig beaufschlagt werden und so den an der Federanordnung F aufgehängten Aufnahmeteil 4 auf Resonanzfrequenz bringen. Die Federanordnung F ist an einer Portalbrücke 18, 21 gehalten, die Teil des Schwingungssystems, d.h. Teil des Feder-Masse-Systems der Vibrationsschweißanlage ist. Die Portalbrücke 18, 21 ist auf dem Maschinengestell 2 angeordnet und durch Dämpfungselemente 22, vorzugsweise Gummidämpfer, schwingungstechnisch von dem Maschinengestell abgekoppelt. Eine Befestigungswerkzeuganordnung 5, auf die nachfolgend noch näher eingegangen werden wird, ist mittels eines Tragrahmens 19 mit dem Maschinengestell 2 verbunden und durch Dämpfungselemente 20, die insbesondere als Gummipuffer ausgebildet sind, schwingungstechnisch von dem Schwingungssystem, d.h. von dem Feder-Masse-System, abgekoppelt.Above the lifting table 3, a receiving part 4 for an upper tool is held swingably on a spring arrangement F, wherein the receiving part 4 forms a swinging head. As can be seen with reference to FIG. 4, electromagnets E are arranged on both sides of the receiving part 4 serving as oscillating head, which are acted upon alternately and thus receive the receiving part 4 suspended on the spring arrangement F. Bring resonance frequency. The spring arrangement F is held on a gantry bridge 18, 21, which is part of the vibration system, ie part of the spring-mass system of the vibration welding system. The gantry bridge 18, 21 is arranged on the machine frame 2 and decoupled by damping elements 22, preferably rubber damper, from the machine frame. A fastening tool assembly 5, which will be discussed in more detail below, is connected by means of a support frame 19 to the machine frame 2 and by damping elements 20, which are designed in particular as a rubber buffer, vibrationally decoupled from the vibration system, ie from the spring-mass system ,

Dadurch wird ein entsprechender Vibrationsschweißvorgang in die Wege geleitet. Die Funktionsweise eines solchen Vibrationsschweißvorganges ist grundsätzlich bekannt, so dass hierauf an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden muss.As a result, a corresponding vibration welding process is initiated. The mode of operation of such a vibration welding process is known in principle, so that it need not be discussed further here.

Um ein Oberwerkzeug 23 an dem Aufnahmeteil 4 befestigen zu können, ist das Oberwerkzeug 23 an seiner zu dem Aufnahmeteil 4 gewandten Oberseite mit einer Vielzahl von über eine Grundfläche des Oberwerkzeuges 23 verteilt angeordneten Befestigungsaufnahmen in Form von Gewindebohrungen 25 versehen, in die Befestigungsmittel in Form von Kopfschrauben 11 einschraubbar sind, die in dem Aufnahmeteil 4 gehalten sind und über eine Unterseite des Aufnahmeteiles 4 nach unten hinausragen (siehe insbesondere Fig. 4, 5 und 5a). Die Kopfschrauben 11 sind von oben her in Durchtrittsbohrungen des Aufnahmeteiles 4 eingesetzt und weisen Schraubenköpfe 13 auf, die sich jeweils auf einer Anschlaghülse 24 innerhalb einer unteren, als Gewindebohrung gestalteten Durchtrittsbohrung abstützen. Die Anschlaghülse ist in eine Gewindebohrung des Aufnahmeteiles eingeschraubt. Die Anschlaghülse 24 ist mit einem oberen Anlagebund versehen, auf dem der Schraubenkopf 13 aufliegt. Die Bohrungen sind mit von oben nach unten abgestuften Durchmessern versehen, wobei ein lichter Durchmesser der unteren Durchtrittsbohrung durch einen Innendurchmesser der Anschlaghülse gebildet ist. Der so gebildete, ringförmige Stufenabsatz in jeder Durchtrittsbohrung dient zur Auflage des jeweiligen Anschlagringes und damit zur Auflage des Schraubenkopfes 13 jeder Kopfschraube 11.To attach an upper tool 23 to the receiving part 4, the upper tool 23 is provided on its facing to the receiving part 4 top with a plurality of distributed over a base of the upper tool 23 arranged mounting receptacles in the form of threaded holes 25, in the fastening means in the form of Head screws 11 are screwed, which are held in the receiving part 4 and project beyond an underside of the receiving part 4 downwards (see in particular Figs. 4, 5 and 5a). The cap screws 11 are inserted from above into through bores of the receiving part 4 and have screw heads 13, which are each supported on a stop sleeve 24 within a lower, designed as a threaded bore hole. The stop sleeve is screwed into a threaded bore of the receiving part. The stop sleeve 24 is provided with an upper abutment collar on which the screw head 13 rests. The holes are graduated with top to bottom Provided diameters, wherein a clear diameter of the lower passage bore is formed by an inner diameter of the stop sleeve. The thus formed, annular stepped shoulder in each through hole serves to support the respective stop ring and thus to support the screw head 13 of each head screw eleventh

Wie anhand der Fig. 5 und 5a erkennbar ist, ragen die Kopfschrauben 11 in ihrer verschraubten Funktionslage über eine Unterseite des Aufnahmeteiles 4 hinaus und sind in eine obere Grundplatte des Oberwerkzeugs 23 eingeschraubt. Hierzu ist die Grundplatte 23 des Oberwerkzeugs mit Gewindebohrungen 25 versehen, in die die Schraubenschäfte der Kopfschrauben 11 eingeschraubt sind.As can be seen with reference to FIGS. 5 and 5a, the cap screws 11 in their screwed-in functional position protrude beyond an underside of the receiving part 4 and are screwed into an upper base plate of the upper tool 23. For this purpose, the base plate 23 of the upper tool is provided with threaded holes 25 into which the screw shafts of the cap screws 11 are screwed.

Wie anhand der Fig. 4 und 5 sowie 5a weiter erkennbar ist, ist der Aufnahmeteil 4 mehrschichtig aufgebaut, wobei die Bohrungsabschnitte der Durchtrittsbohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern jeweils in unterschiedlichen Schichtteilen des Aufnahmeteiles 4 vorgesehen sind. Wie anhand der Fig. 5, 5a erkennbar ist, weist der Aufnahmeteil 4 eine Deckplatte 16 auf, die mit den übrigen Schichtplatten des Aufnahmeteiles 4 fest verbunden ist. In der Deckplatte 16 sind konisch nach unten verjüngte Zentrierabschnitte 17 vorgesehen, die zum einen als Verliersicherung für die Kopfschrauben 11 dienen und zum anderen dazu vorgesehen sind, eine Zentrierung eines Schaftes 12 eines Schraubendrehers 8a, 8b bei einem Eintauchen des Schaftes 12 in die entsprechende Durchtrittsbohrung des Aufnahmeteiles 4 zu ermöglichen.As can be seen further with reference to FIGS. 4 and 5 as well as 5a, the receiving part 4 is of multilayer construction, wherein the bore sections of the through-bores with different diameters are respectively provided in different layer parts of the receiving part 4. As can be seen with reference to FIGS. 5, 5 a, the receiving part 4 has a cover plate 16, which is fixedly connected to the remaining layer plates of the receiving part 4. In the cover plate 16 are tapered downwardly tapered centering portions 17 are provided, on the one hand serve as captive for the head screws 11 and the other are provided to center a shaft 12 of a screwdriver 8a, 8b when immersing the shaft 12 in the corresponding passage bore allow the receiving part 4.

Wie anhand der Fig. 3 erkennbar ist, wird das Oberwerkzeug an dem Aufnahmeteil 4 mit Hilfe von zwei parallelen Reihen von Befestigungspunkten montiert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind in jeder Reihe jeweils sieben zueinander beabstandete Kopfschrauben 11 und eine entsprechende Anzahl von Durchtrittsbohrungen in dem Aufnahmeteil 4 vorgesehen, wobei die Kopfschrauben 11 und die Durchtrittsbohrungen jeweils in einer Reihe linear fluchtend positioniert sind. Die beiden Reihen sind, wie die Fig. 3 zeigt, parallel zueinander ausgerichtet.As can be seen from Fig. 3, the upper tool is mounted on the receiving part 4 by means of two parallel rows of attachment points. In the illustrated embodiment, seven mutually spaced cap screws 11 and a corresponding number of through holes are provided in the receiving part 4 in each row, wherein the cap screws 11 and the through holes are each positioned linearly aligned in a row. The two rows are, as shown in FIG. 3, aligned parallel to each other.

Um ein automatisches Ein- und Ausschrauben der Kopfschrauben 11 von oben her zu ermöglichen, ist dem Aufnahmeteil 4 eine Befestigungswerkzeuganordnung 5 zugeordnet, die zwei Schraubendreher 8a, 8b aufweist. Die beiden Schraubendreher 8a, 8b sind jeweils mit einem Drehantrieb 14 in Form eines Luftmotors oder Pneumatikantriebs versehen und in einem Führungsschlitten 7 gehalten, der auf Führungsschienen 6 parallel zu dem Aufnahmeteil 4 und längs der beiden Reihen der Kopfschrauben 11 verfahrbar ist. Der Führungsschlitten 7 und die Führungsschienen 6 bilden eine Führungsanordnung im Sinne der Erfindung. Der Führungsschlitten 7 weist eine nicht bezeichnete Halterung auf, in der die beiden Schraubendreher 8a, 8b drehbeweglich gehalten sind. Der Halterung ist zudem ein Hubantrieb 15 zugeordnet, der eine Vertikalbewegung, d.h. eine Hubbewegung, der Schraubendreher 8a, 8b ermöglicht, um eine entsprechende Ein- oder Ausschraubbewegung der Kopfschrauben 11 zu ermöglichen. Die beiden Schraubendreher 8a, 8b weisen jeweils einen Verlängerungsschaft 12 auf, der zweiteilig gestaltet ist und an seinem unteren Ende mit entsprechenden Werkzeugangriffsflächen versehen ist, die in korrespondierende Werkzeugangriffsflächen der Schraubenköpfe 13 eingreifen. Die Verlängerungsschäfte 12 sind innerhalb der Schraubendreher 8a, 8b axial beweglich gehalten und stehen in Einschraubrichtung unter Federvorspannung, so dass sie zwangsläufig gegen die Werkzeugangriffsflächen der Schraubenköpfe 13 gepresst werden. Die Halterung zusammen mit den Schraubendrehern 8a, 8b und dem Führungsschlitten 7 wie auch den Führungsschienen 6 ist oberhalb der Portalbrücke 18, 21 an dem Tragrahmen 19 angeordnet. In einer Portalplatte 18 der Portalbrücke 18, 21 ist für jeden Verlängerungsschaft 12 jeweils eine Längsnut 9a vorgesehen, die jeweils einen nach oben und nach unten offenen Durchtrittsschlitz aufweist. Die beiden Durchtrittsschlitze 9a, 9b sind parallel zueinander ausgerichtet und exakt fluchtend oberhalb jeweils einer Reihe von Kopfschrauben 11 in der Portalplatte 18 angeordnet, um den Zugriff auf die Kopfschrauben 11 für die Schraubendreher 8a, 8b zu ermöglichen.In order to enable automatic screwing in and out of the cap screws 11 from above, the receiving part 4 is assigned a fastening tool arrangement 5 which has two screwdrivers 8a, 8b. The two screwdrivers 8a, 8b are each provided with a rotary drive 14 in the form of an air motor or pneumatic drive and held in a guide carriage 7 which is movable on guide rails 6 parallel to the receiving part 4 and along the two rows of cap screws 11. The guide carriage 7 and the guide rails 6 form a guide arrangement in the context of the invention. The guide carriage 7 has a non-designated holder, in which the two screwdrivers 8a, 8b are rotatably supported. The holder is also associated with a lifting drive 15, which allows a vertical movement, ie a lifting movement, the screwdriver 8a, 8b to allow a corresponding input or Ausschraubbewegung the cap screws 11. The two screwdrivers 8a, 8b each have an extension shaft 12, which is designed in two parts and is provided at its lower end with corresponding tool engagement surfaces which engage in corresponding tool engagement surfaces of the screw heads 13. The extension shafts 12 are held axially movably within the screwdrivers 8a, 8b and are spring-loaded in the screw-in direction, so that they are forced against the tool engagement surfaces of the screw heads 13. The holder together with the screwdrivers 8a, 8b and the guide carriage 7 as well as the guide rails 6 is arranged above the gantry bridge 18, 21 on the support frame 19. In a portal plate 18 of the gantry bridge 18, 21, a longitudinal groove 9a is provided for each extension shaft 12, each having an upwardly and downwardly open passage slot. The two passage slots 9a, 9b are aligned parallel to each other and exactly aligned above each of a series of cap screws 11 in the gantry plate 18 to allow access to the cap screws 11 for the screwdrivers 8a, 8b.

Der Führungsschlitten 7 ist einschließlich der Halterung und der Schraubendreher 8a, 8b durch einen Stellantrieb 10 längs der Führungsschienen 6 stufenlos oder schrittweise verfahrbar. Mittels des Stellantriebes 10 wird der Führungsschlitten 7 derart relativ zu dem Aufnahmeteil 4 verfahren, dass die Verlängerungsschäfte 12 der beiden Schraubendreher 8a, 8b exakt oberhalb jeweils eines Paares von Kopfschrauben 11 angeordnet ist. Sobald diese Position erreicht ist, werden die beiden Schraubendreher 8a, 8b mittels des Hubantriebes 15 abgesenkt und durch ihre Drehantriebe 14 in Drehung versetzt, bis die Werkzeugangriffsflächen der Verlängerungsschäfte 12 in die korrespondierenden Werkzeugangriffsflächen der Schraubenköpfe 13 formschlüssig eingreifen. Durch den entstehenden Anpressdruck werden Steuerglieder wie insbesondere Steuerventile betätigt, die eine Axialbewegung der Verlängerungsschäfte freigeben. Dadurch werden die Verlängerungsschäfte aufgrund der jetzt wirksamen Federvorspannung nach unten axial druckbelastet und ermöglichen die Nachführbewegung der Verlängerungsschäfte bei einer Einschraubbewegung der Kopfschrauben. Die Drehantriebe bewirken den Ein- oder Ausschraubvorgang.The guide carriage 7, including the holder and the screwdriver 8a, 8b by an actuator 10 along the guide rails 6 infinitely or stepwise movable. By means of the actuator 10 of the guide carriage 7 is moved relative to the receiving part 4 such that the extension shafts 12 of the two screwdrivers 8a, 8b is arranged exactly above each of a pair of cap screws 11. As soon as this position is reached, the two screwdrivers 8a, 8b are lowered by means of the lifting drive 15 and rotated by their rotary drives 14 until the tool engagement surfaces of the extension shafts 12 engage in a form-fitting manner in the corresponding tool engagement surfaces of the screw heads 13. By the resulting contact pressure control members such as in particular control valves are actuated, which release an axial movement of the extension shafts. As a result, the extension shafts are axially loaded axially due to the now effective spring bias down and allow the tracking movement of the extension shafts in a screwing the cap screws. The rotary actuators cause the screwing or unscrewing.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist vorzugsweise die Hubbewegung jedes Schraubendrehers 8a, 8b in ihrer Feineinstellung unabhängig von einer entsprechenden Hubbewegung des anderen Schraubendrehers 8a, 8b einstellbar. Dadurch ist es möglich, jeden Schraubendreher 8a, 8b individuell mit einer nach unten wirkenden Druckkraft zu beaufschlagen, um eine entsprechende Druckkraft und ein entsprechendes Drehmoment auf die jeweilige Kopfschraube 11 aufzubringen.In one embodiment, not shown, preferably the lifting movement of each screwdriver 8a, 8b in their fine adjustment regardless of a corresponding stroke movement of the other screwdriver 8a, 8b adjustable. This makes it possible for each screwdriver 8a, 8b to be acted upon individually by a downwardly acting pressure force in order to apply a corresponding pressure force and a corresponding torque to the respective head screw 11.

Jedem Drehantrieb 14 ist ein Drehmomentsensor S3 zugeordnet, der durch Messung entsprechender physikalischer Größen des Drehantriebes wenigstens ein momentanes Drehmoment, vorzugsweise ein maximal zulässiges Drehmoment, erfasst und den Drehantrieb 14 entsprechend ansteuert. Nach Erreichen eines entsprechenden Anzugmomentes für die jeweilige Kopfschraube 11 wird der jeweilige Schraubendreher 8a, 8b stillgesetzt und entweder individuell oder gemeinsam mit dem anderen Schraubendreher 8a, 8b und dem Hubantrieb 15 zusammen mit der Halterung nach oben bewegt. Nun kann die nächste Schraubstelle angefahren werden.Each rotary drive 14 is assigned a torque sensor S 3 , which detects at least one instantaneous torque, preferably a maximum permissible torque, by measuring corresponding physical variables of the rotary drive and controls the rotary drive 14 accordingly. After reaching a corresponding tightening torque for each head screw 11 of the respective screwdriver 8a, 8b is stopped and moved either individually or together with the other screwdriver 8a, 8b and the lifting drive 15 together with the holder upwards. Now the next screwing point can be approached.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist kein Drehmomentsensor vorhanden. Vielmehr ist das Einschraubdrehmoment der Verlängerungsschäfte und der Schraubendreher so begrenzt, dass die Verlängerungsschäfte bei Erreichen des entsprechenden Anzugdrehmomentes der Kopfschrauben 11 stehen bleiben.In another embodiment, not shown, no torque sensor is present. Rather, the screwing of the extension shafts and the screwdriver is limited so that the extension shafts stop when reaching the appropriate tightening torque of the cap screws 11.

Um eine vollautomatische Montage oder Demontage des Oberwerkzeuges zu ermöglichen, ist dem Hubantrieb 15 ein Hubsensor S2 zugeordnet. Zudem ist dem Stellantrieb 10 ein Wegsensor S1 zugeordnet, der die momentane Stellung des Führungsschlittens 7 erfasst. In nicht näher dargestellter Weise ist ein Datenspeicher vorgesehen, in dem innerhalb eines imaginären, gestellfesten Koordinatensystems die exakten Koordinaten jeder Kopfschraube 11 vermessen und vorgegeben sind. Zudem ist wenigstens eine Referenzstellung des Führungsschlittens 7 und wenigstens eine Referenzhubposition der Schraubendreher 8a, 8b definiert und im Datenspeicher abgelegt. Mittels dieser Daten werden für den Aufnahmeteil 4 entsprechende Kennfelder vorgegeben, die abhängig von einer Gestaltung des Oberwerkzeuges und abhängig von der Positionierung entsprechender Gewindebohrungen in dem Oberwerkzeug wie auch abhängig von den entsprechenden Durchtrittsbohrungen in dem Aufnahmeteil 4 gebildet sind.In order to enable a fully automatic assembly or disassembly of the upper tool, the stroke drive 15, a stroke sensor S 2 is assigned. In addition, the actuator 10 is associated with a displacement sensor S 1 , which detects the instantaneous position of the guide carriage 7. In a manner not shown, a data memory is provided in which the exact coordinates of each cap screw 11 are measured and predetermined within an imaginary frame-fixed coordinate system. In addition, at least one reference position of the guide carriage 7 and at least one reference stroke position of the screwdriver 8a, 8b defined and stored in the data memory. By means of these data corresponding maps are given for the receiving part 4, which are formed depending on a design of the upper tool and depending on the positioning of corresponding threaded holes in the upper tool as well as depending on the corresponding through holes in the receiving part 4.

Die beschriebenen Sensoren S1 bis S3 sind an eine zentrale Steuereinheit SE angeschlossen, die als elektronische Steuereinheit ausgeführt ist und insbesondere wenigstens einen Mikroprozessor aufweist. Die Steuereinheit SE ist mit Hilfe von Steuerleitungen an den Stellantrieb 10, an den Hubantrieb 15 und an die Drehantriebe 14 angeschlossen, um abhängig von den durch die Sensoren S1 bis S3 erfassten Istwerten und entsprechenden Soll-/Istwertvergleichen mit den eingegebenen Daten des Datenspeichers eine entsprechende Ansteuerung der Antriebe 10, 14, 15 durchzuführen. Dadurch ist es möglich, das Oberwerkzeug mit dem Aufnahmeteil 4 vollautomatisch zu verschrauben und nach entsprechend durchgeführten Vibrationsschweißvorgängen auch wieder von dem Aufnahmeteil 4 zu lösen.The described sensors S 1 to S 3 are connected to a central control unit SE, which is designed as an electronic control unit and in particular has at least one microprocessor. The control unit SE is connected with the aid of control lines to the actuator 10, to the lifting drive 15 and to the rotary actuators 14, depending on the detected by the sensors S 1 to S 3 actual values and corresponding setpoint / actual value comparisons with the data entered data memory to perform a corresponding control of the drives 10, 14, 15. This makes it possible to fully automatically screw the upper tool with the receiving part 4 and after correspondingly carried out vibration welding operations again from the receiving part 4 to solve.

Claims (12)

Vibrationsschweißmaschine mit einem Maschinengestell, dem eine Aufnahmeeinheit für ein Unterwerkzeug und ein Aufnahmeteil für ein Oberwerkzeug zugeordnet sind, wobei der Aufnahmeteil für das Oberwerkzeug eine Vielzahl von über seine Grundfläche verteilt angeordneten Befestigungspunkten aufweist, an denen das Oberwerkzeug mittels einer entsprechenden Anzahl von Befestigungsmitteln befestigbar ist,
dadurch gekennzeichnet,dass
das Oberwerkzeug auf seiner dem Aufnahmeteil (4) zugewandten Oberseite mit Befestigungsaufnahmen (26) versehen ist, und dass in dem Aufnahmeteil (4) Befestigungsmittel (11, 13) angeordnet sind, die zu dem Oberwerkzeug gerichtet und derart auf die Befestigungsaufnahmen (26) abgestimmt sind, dass bei einer Montage des Oberwerkzeuges die Befestigungsmittel (11, 13) mit den Befestigungsaufnahmen verbindbar sind.Vibration welding machine with a machine frame, which are associated with a receiving unit for a lower tool and a receiving part for an upper tool, wherein the receiving part for the upper tool a plurality of distributed over its base arranged attachment points, to which the upper tool by means of a corresponding number of fastening means can be fastened,
characterized in that
the upper tool is provided with fastening receptacles (26) on its upper side facing the receiving part (4), and fastening means (11, 13) are arranged in the receiving part (4), which are directed towards the upper tool and adapted to the fastening receptacles (26) are that when mounting the upper tool, the fastening means (11, 13) are connectable to the fastening receptacles. Vibrationsschweißmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (11, 13) von einer Oberseite des Aufnahmeteiles (4) her zugänglich sind und Werkzeugangriffsflächen aufweisen, die das Angreifen eines Befestigungswerkzeuges (5, 8a, 8b, 12) von oben her ermöglichen.Vibration welding machine according to claim 1, characterized in that the fastening means (11, 13) are accessible from an upper side of the receiving part (4) and have tool engagement surfaces which allow the engagement of a fastening tool (5, 8a, 8b, 12) from above. Vibrationsschweißmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Befestigungsmittel Kopfschrauben (11) vorgesehen sind, die in Durchtrittsbohrungen des Aufnahmeteiles (4) hängend gehalten sind und über eine Unterseite des Aufnahmeteiles (4) nach unten abragen.Vibration welding machine according to claim 2, characterized in that as fastening means head screws (11) are provided, which are held suspended in through bores of the receiving part (4) and protrude downwards via an underside of the receiving part (4). Vibrationsschweißmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Befestigungswerkzeug wenigstens ein Schraubendreher (8a, 8b) an dem Maschinengestell (2) angeordnet ist, der mit einem Drehantrieb (14) versehen ist und den Kopfschrauben (11) für einen Ein- oder Ausschraubvorgang zustellbar ist.Vibration welding machine according to claim 2, characterized in that as a fastening tool at least one screwdriver (8a, 8b) on the machine frame (2) is arranged, which is provided with a rotary drive (14) and the head screws (11) can be fed for a screwing or unscrewing. Vibrationsschweißmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubendreher (8a, 8b) in einer Führungsanordnung (6, 7) in einer Parallelebene zu einer Oberfläche des Aufnahmeteiles (4) verfahrbar angeordnet ist.Vibration welding machine according to claim 4, characterized in that the screwdriver (8a, 8b) in a guide arrangement (6, 7) is arranged to be movable in a plane parallel to a surface of the receiving part (4). Vibrationsschweißmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsanordnung (6, 7) mit wenigstens einem Stellantrieb (10) versehen ist.Vibration welding machine according to claim 5, characterized in that the guide arrangement (6, 7) is provided with at least one actuator (10). Vibrationsschweißmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schraubendreher (8a, 8b) ein Hubantrieb (15) zugeordnet ist, um den Schraubendreher (8a, 8b) höhenzuverlagern.Vibration welding machine according to claim 4, characterized in that the screwdriver (8a, 8b) is assigned a lifting drive (15) in order to shift the screwdriver (8a, 8b) up. Vibrationsschweißmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (SE) vorgesehen ist, die den wenigstens einen Drehantrieb (14), und/oder den wenigstens einen Hubantrieb (15) und/oder den wenigstens einen Stellantrieb (10) ansteuert.Vibration welding machine according to one of the preceding claims, characterized in that a control device (SE) is provided which controls the at least one rotary drive (14), and / or the at least one lifting drive (15) and / or the at least one actuator (10). Vibrationsschweißmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsanordnung (6, 7) wenigstens ein Wegsensor (S1) und/oder dem Hubantrieb ein Hubsensor (S2) zugeordnet sind, die an die Steuereinrichtung (SE) angeschlossen sind.Vibration welding machine according to claim 5, characterized in that the guide arrangement (6, 7) at least one displacement sensor (S 1 ) and / or the lifting drive a stroke sensor (S 2 ) are associated, which are connected to the control device (SE). Vibrationsschweißmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schraubendreher (8a, 8b) ein Drehmomentsensor (S3) zugeordnet ist, der ein Anzugdrehmoment des Drehantriebes (14) erfasst.Vibration welding machine according to claim 9, characterized in that the screwdriver (8a, 8b) is a torque sensor (S 3 ) is assigned, which detects a tightening torque of the rotary drive (14). Vibrationsschweißmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (SE) einen Mikroprozessor aufweist, der Istwerte der Sensoren (S1 bis S3) mit Sollwerten eines Datenspeichers vergleicht und die Antriebe (10, 14, 15) abhängig von einem Ergebnis des jeweiligen Soll-/Istwertvergleiches ansteuert.Vibration welding machine according to claim 8, characterized in that the control device (SE) has a microprocessor which compares actual values of the sensors (S 1 to S 3 ) with nominal values of a data memory and the drives (10, 14, 15) depending on a result of the respective Controlling setpoint / actual value comparison. Vibrationsschweißmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Datenspeicher ein räumliches Koordinatensystem abgespeichert ist, in dem wenigstens eine Referenzposition des wenigstens einen Schraubendrehers (8a, 8b) sowie Positionen der Kopfschrauben (11, 13) koordinatenmäßig definiert sind.Vibration welding machine according to claim 11, characterized in that in the data memory, a spatial coordinate system is stored in which at least one reference position of the at least one screwdriver (8a, 8b) and positions of the cap screws (11, 13) are defined in terms of coordinates.
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